CN112072675A - 一种水电机组一次和二次调频协同控制方法 - Google Patents

一种水电机组一次和二次调频协同控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力***技术领域，具体涉及一种水电机组一次和二次调频协同控制方法。所述控制方法包括：确定水电机组的二次调频状态；确定水电机组的控制模式；确定水电机组的一次调频状态；判断水电机组的一、二次调频作用方向是否相反；按照“一、二次调频作用方向相反，一次调频优先”和“一、二次调频作用方向相同则互不影响”的原则，对水电机组进行控制。本发明考虑了水电机组开度模式和功率模式两种不同的控制方式，解决了***之间因缺乏协同配合而出现机组一、二次调频功能互相冲突的问题；本发明提高了机组整体的的调频性能和效果，使水电机组能够更好的参与电网的调峰调频。

Description

一种水电机组一次和二次调频协同控制方法
技术领域
本发明涉及电力***技术领域，具体是一种水电机组一次和二次调频协同控制方法。
背景技术
电网调频的实质就是控制发电机组所发出的功率与网带负荷所需要的功率之间的动态平衡。水电机组的一次调频功能是指当电网频率偏离额定值50HZ时，运行的水电机组控制***通过控制水轮机导叶，从而快速实现机组有功功率的增、减，使电网频率快速维持稳定的自动控制过程。水电机组的二次调频功能，即自动发电控制(AGC)，指电力调度机构对网内水电机组，根据调节性能分类控制，下达功率目标值，以维持电力***中发供电功率的平衡，从而保证电力***频率的质量。
水电机组控制***由调速***和监控***组成。目前，水电机组的一次调频功能主要由调速***实现，二次调频功能由监控***提供，两者之间相对比较孤立。由于监控***和调速***通常不是一个厂家，不同厂家设计理念的差别，往往单一考虑各自***功能，彼此之间缺乏必要的协同配合，时常出现机组一、二次调频功能互相冲突的现象，严重影响了机组调频的效果。
所以，有必要从整体上考虑水电机组的运行模式和控制***，提出完善的一、二次调频协同控制方法，以提高水力发电机组的调频性能。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种水电机组一次调频与二次调频协同控制方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，所述控制方法包括：
确定水电机组的二次调频状态，即判断水电机组当前接收到的二次调频指令是正在增负荷还是正在减负荷；
确定水电机组的控制模式，即判断水电机组的控制模式是开度模式还是功率模式；
确定水电机组的一次调频状态，即判断当前电网频率是否超过一次调频动作死区，并与额定频率进行比较，若电网频率越过动作死区且大于额定频率，则表明当前电网频率高；若电网频率越过动作死区且小于额定频率，则表明当前电网频率低；
根据确定好的水电机组的二次调频状态、控制模式和一次调频状态信息，判断水电机组的一、二次调频作用方向是否相反；
按照“一、二次调频作用方向相反，一次调频优先”和“一、二次调频作用方向相同则互不影响”的原则，对水电机组进行控制。
进一步的，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在增负荷”指令；则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反，调速***触发“增闭锁”信号，监控***接收到信号后闭锁增负荷；同时，调速***响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上。待频率恢复至频率死区内，增闭锁信号消除，一次调频开度补偿量归零，恢复机组二次调频功能。
进一步的，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上；同时，监控***继续接收二次调频指令，并同步响应一次调频的减负荷补偿，在监控***功率给定值上叠加一次调频负向功率补偿量，以防止监控***反向动作影响一次调频。
进一步的，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上；同时，监控***继续接收二次调频指令，并同步响应一次调频的增负荷补偿，在监控***功率给定值上叠加一次调频正向功率补偿量，以防止监控***反向动作影响一次调频。
进一步的，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“减闭锁”信号，监控***接收到信号后闭锁减负荷；同时，调速***响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上。待频率恢复至频率死区内，减闭锁信号消除，一次调频开度补偿量归零，恢复机组二次调频功能。
进一步的，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“增闭锁”信号闭锁二次调频指令，并响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向功率补偿量直接叠加到调速***的功率给定值上。待频率恢复至频率死区内，闭锁信号消除，一次调频功率补偿量归零，调速***重新接收监控***下发的二次调频指令。
进一步的，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率高且接收到的二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***继续接收监控***下发的二次调频减负荷指令，并响应一次调频的减负荷补偿，在当前功率给定值上叠加一次调频负向功率补偿量。
进一步的，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***继续接收监控***下发的二次调频增负荷指令，并响应一次调频的增负荷补偿，在当前功率给定值上叠加一次调频正向功率补偿量。
进一步的，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“减闭锁”信号闭锁二次调频指令，并响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向功率补偿量直接叠加到调速***的功率给定值上。待频率恢复至频率死区内，闭锁信号消除，一次调频功率补偿量归零，调速***重新接收监控***下发的二次调频指令。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：
1、提出了水电机组一、二次调频的协同控制的原则，即“一、二次调频作用方向相反，一次调频优先；一、二次调频作用方向相同，互不影响”；
2、考虑了水电机组开度模式和功率模式两种不同的控制方式，协调了水电机组监控***和调速***在不同的运行工况下各自应承担的调频作用，解决了***之间因缺乏协同配合而出现机组一、二次调频功能互相冲突的问题；
3、提高了机组整体的的调频性能和效果，使水电机组能够更好的参与电网的调峰调频。
附图说明
图1为本发明实施例中一种水电机组一次和二次调频协同控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中水电机组一、二次调频作用相反趋势图；
图3为本发明实施例一中水电机组一、二次调频作用相同趋势图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-3所示，本发明的优选实施例，一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，所述控制方法包括：
确定水电机组的二次调频状态，即判断水电机组当前接收到的二次调频指令是正在增负荷还是正在减负荷；
确定水电机组的控制模式，即判断水电机组的控制模式是开度模式还是功率模式；
确定水电机组的一次调频状态，即判断当前电网频率是否超过一次调频动作死区，并与额定频率进行比较，若电网频率越过动作死区且大于额定频率，则表明当前电网频率高；若电网频率越过动作死区且小于额定频率，则表明当前电网频率低；
根据确定好的水电机组的二次调频状态、控制模式和一次调频状态信息，判断水电机组的一、二次调频作用方向是否相反；
按照“一、二次调频作用方向相反，一次调频优先”和“一、二次调频作用方向相同则互不影响”的原则，对水电机组进行控制。
本发明提出了水电机组一、二次调频的协同控制的原则，即“一、二次调频作用方向相反，一次调频优先；一、二次调频作用方向相同，互不影响”。本发明考虑了水电机组开度模式和功率模式两种不同的控制方式，协调了水电机组监控***和调速***在不同的运行工况下各自应承担的调频作用，解决了***之间因缺乏协同配合而出现机组一、二次调频功能互相冲突的问题。本发明提高了机组整体的的调频性能和效果，使水电机组能够更好的参与电网的调峰调频。
在本实施例中，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在增负荷”指令；则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反，调速***触发“增闭锁”信号，监控***接收到信号后闭锁增负荷；同时，调速***响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上。待频率恢复至频率死区内，增闭锁信号消除，一次调频开度补偿量归零，恢复机组二次调频功能。
在本实施例中，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上；同时，监控***继续接收二次调频指令，并同步响应一次调频的减负荷补偿，在监控***功率给定值上叠加一次调频负向功率补偿量，以防止监控***反向动作影响一次调频。
在本实施例中，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上；同时，监控***继续接收二次调频指令，并同步响应一次调频的增负荷补偿，在监控***功率给定值上叠加一次调频正向功率补偿量，以防止监控***反向动作影响一次调频。
在本实施例中，如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“减闭锁”信号，监控***接收到信号后闭锁减负荷；同时，调速***响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上。待频率恢复至频率死区内，减闭锁信号消除，一次调频开度补偿量归零，恢复机组二次调频功能。
在本实施例中，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“增闭锁”信号闭锁二次调频指令，并响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向功率补偿量直接叠加到调速***的功率给定值上。待频率恢复至频率死区内，闭锁信号消除，一次调频功率补偿量归零，调速***重新接收监控***下发的二次调频指令。
在本实施例中，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率高且接收到的二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***继续接收监控***下发的二次调频减负荷指令，并响应一次调频的减负荷补偿，在当前功率给定值上叠加一次调频负向功率补偿量。
在本实施例中，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***继续接收监控***下发的二次调频增负荷指令，并响应一次调频的增负荷补偿，在当前功率给定值上叠加一次调频正向功率补偿量。
在本实施例中，如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“减闭锁”信号闭锁二次调频指令，并响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向功率补偿量直接叠加到调速***的功率给定值上。待频率恢复至频率死区内，闭锁信号消除，一次调频功率补偿量归零，调速***重新接收监控***下发的二次调频指令。
实施例一:
以下为将本发明的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法应用于某水电机组。
步骤1：确定该水电机组是投入一次调频、二次调频功能；
步骤2：设置判断条件1，条件1是判断当前的二次调频指令是正在增还是正在减负荷；正在增则条件1置数为1，正在减则条件1置数为0；
判断公式如式1所示：
P1-P0>0正在增
P1-P0<0正在减 式1
P1–当前接收的二次调频指令；
P0–前一时刻接收的二次调频指令；
步骤3：设置判断条件2，条件2是判断当前机组的控制模式。开度模式则条件2置数为1，功率模式则条件2置数为0；
机组的控制模式可以通过监控***发送给调速***的指令来判断，如为开关量脉冲信号则判断为开度模式，如为模拟量信号则判断为功率模式；
步骤4设置判断条件3，条件3是判断当前电网频率是频率高或者频率低；频率高则条件3置数为1，频率低则条件3置数为0；
判断公式如式2所示：
f>f1+ef1频率高
f<f1–ef2频率低 式2
f–电网实时频率；
f1–电网额定频率，设定为50HZ；
ef1–水电机组一次调频上限死区；
ef2–水电机组一次调频下限死区；
一次调频死区ef1、ef2可以通过下面方式获得：利用频率发生装置向水轮机调速器发送一系列频率信号，每个频率间隔小于0.005HZ，并同时观察一次调频动作开关量，如一次调频动作开关量为1，则当前发送的频率值减去额定频率即可算出一次调频死区，本发明实施例对此不作具体限定；
水电机组的监控***和调速***是调频实施的主体，如何协同动作可以通过查表法确定，如下表所示：
条件1 条件2 条件3 机组动作
1 1 1 步骤5
0 1 1 步骤6
1 1 0 步骤7
0 1 0 步骤8
1 0 1 步骤9
0 0 1 步骤10
1 0 0 步骤11
0 0 0 步骤12
步骤5调速***响应一次调频的开度补偿，如式3所示：
Figure BDA0002598540490000071
Figure BDA0002598540490000081
同时，调速***发“增闭锁”信号给监控***，监控***将当前的二次调频指令设定为功率设定上限值来实现增闭锁；待频率恢复至频率死区内，上限值恢复；
步骤6和步骤7。判断机组一、二次调频作用方向相同。则调速***响应一次调频的开度补偿，如式3所示；
同时，监控***接收二次调频指令，并同步响应一次调频的功率补偿，如式4所示：
Figure BDA0002598540490000082
步骤8：调速***响应一次调频的开度补偿，如式3所示，同时，调速***发“减闭锁”信号给监控***，监控***将当前的二次调频指令设定为指令下限值来实现减闭锁；待频率恢复至频率死区内，下限值恢复；
步骤9调速***响应一次调频功率补偿，如式5所示，同时，调速***不接收监控***发送的新的功率给定值，并将当前接收的指令设定为功率设定上限值来实现增闭锁，待频率恢复至频率死区内，上限值恢复，重新接收监控***发送的功率给定值；
Figure BDA0002598540490000083
Figure BDA0002598540490000091
步骤10和步骤11，判断机组一、二次调频作用方向相同，则调速***响应一次调频的功率补偿，如式5所示，同时，监控***继续发送二次调频指令给调速***的功率给定值；
步骤12：调速***响应一次调频功率补偿，如式5所示。同时，调速***不接收监控***发送的新的功率给定值，并将当前的接收的指令设定为功率设定下限值来实现减闭锁，待频率恢复至频率死区内，下限值恢复，重新接收监控***发送的功率给定值。
实施例一的效果如下：
图2为水电机组一、二次调频作用方向相反趋势图。从图中可以看出，当一、二次同时动作时，一次调频动作优先，闭锁二次调频动作。待频率恢复至频率死区内，二次调频继续动作；
图3为水电机组一、二次调频作用方向相同趋势图。从图中可以看出，当一、二次调频同时动作时，作用力叠加，互不影响；
水电机组一、二次调频协同动作，解决了监控***和调速***缺乏协同配合而出现机组一、二次调频功能互相冲突的问题，提高了机组整体的的调频性能和效果。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
确定水电机组的二次调频状态，即判断水电机组当前接收到的二次调频指令是正在增负荷还是正在减负荷；
确定水电机组的控制模式，即判断水电机组的控制模式是开度模式还是功率模式；
确定水电机组的一次调频状态，即判断当前电网频率是否超过一次调频动作死区，并与额定频率进行比较，若电网频率越过动作死区且大于额定频率，则表明当前电网频率高；若电网频率越过动作死区且小于额定频率，则表明当前电网频率低；
根据确定好的水电机组的二次调频状态、控制模式和一次调频状态信息，判断水电机组的一、二次调频作用方向是否相反；
按照“一、二次调频作用方向相反，一次调频优先”和“一、二次调频作用方向相同则互不影响”的原则，对水电机组进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在增负荷”指令；则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反，调速***触发“增闭锁”信号，监控***接收到信号后闭锁增负荷；同时，调速***响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上，待频率恢复至频率死区内，增闭锁信号消除，一次调频开度补偿量归零，恢复机组二次调频功能。
3.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上；同时，监控***继续接收二次调频指令，并同步响应一次调频的减负荷补偿，在监控***功率给定值上叠加一次调频负向功率补偿量，以防止监控***反向动作影响一次调频。
4.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上；同时，监控***继续接收二次调频指令，并同步响应一次调频的增负荷补偿，在监控***功率给定值上叠加一次调频正向功率补偿量，以防止监控***反向动作影响一次调频。
5.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于开度模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“减闭锁”信号，监控***接收到信号后闭锁减负荷；同时，调速***响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向开度补偿量直接叠加到导叶开度指令上，待频率恢复至频率死区内，减闭锁信号消除，一次调频开度补偿量归零，恢复机组二次调频功能。
6.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率高，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“增闭锁”信号闭锁二次调频指令，并响应一次调频的减负荷补偿，将一次调频负向功率补偿量直接叠加到调速***的功率给定值上，待频率恢复至频率死区内，闭锁信号消除，一次调频功率补偿量归零，调速***重新接收监控***下发的二次调频指令。
7.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率高且接收到的二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***继续接收监控***下发的二次调频减负荷指令，并响应一次调频的减负荷补偿，在当前功率给定值上叠加一次调频负向功率补偿量。
8.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在增负荷”指令，判断当前机组的一、二次调频作用方向相同；调速***继续接收监控***下发的二次调频增负荷指令，并响应一次调频的增负荷补偿，在当前功率给定值上叠加一次调频正向功率补偿量。
9.根据权利要求1所述的一种水电机组一次和二次调频协同控制方法，其特征在于：如果水电机组处于功率模式下，当前电网频率低，且接收到二次调频“正在减负荷”指令，则判断当前机组的一、二次调频作用方向相反；调速***触发“减闭锁”信号闭锁二次调频指令，并响应一次调频的增负荷补偿，将一次调频正向功率补偿量直接叠加到调速***的功率给定值上，待频率恢复至频率死区内，闭锁信号消除，一次调频功率补偿量归零，调速***重新接收监控***下发的二次调频指令。
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